刘岗老师课题组在介电储能陶瓷方向再次取得进展
2021-04-27
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作者：贺旺（转刘岗）查看：次
近日，刘岗教授课题组在钛酸铋钠/钛酸钡基弛豫铁电体陶瓷领域取得进展。相关成果以“Significantly improved energy storage performance of NBT-BT based ceramics through domain control and preparation optimization”为题再次发表在国际知名期刊《Chemical Engineering Journal》上。西南大学为该成果第一完成单位。
钛酸铋钠/钛酸钡（Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3，NBT-BT)基无铅陶瓷具有典型的铁电特性。然而，NBT-BT基陶瓷通常具有宏畴，导致高的剩余极化和大的矫顽场，难以作为储能材料广泛应用。该工作通过电畴调控（宏畴变微畴）和改善耐电场强度非本征因素（提供致密度等）策略，有效降低了介质陶瓷的剩余极化和矫顽场，同时大幅提高了介质陶瓷的击穿电场强度,最终获得高储能密度的钛酸铋钠/钛酸钡基陶瓷。
Sr0.7Bi0.2Ti03固溶在NBT-BT中有效打破了宏畴,进一步引入Dy3+离子增强陶瓷的弛豫性,并降低介电损耗,明显改善其储能性能。用粘滞聚合物工艺制备的陶瓷致密度显著提高,使BDS大幅提高。
采用上述策略制备的(Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3-Sr0.2Bi0.7TiO3-Dy3+-VPP，NBT-BT-SBT-Dy-VPP)陶瓷在270 kV/cm电场下获得了4.87 J/cm3的超高储能密度，且其在200 kV/cm和220 kV/cm下具有良好的温度(30~ 170°C)和频率(0.1~ 150Hz)稳定性(Wd ≈ 3.3 J/cm3)。
该工作得到国家自然科学基金面上项目的资助。